基于GSM和单片机的信息机房环境监控系统

李贵臻

【摘要】设计了一种基于TC35I和PIC16F877的信息机房环境监测系统。本设计以单片机来完成机房内的各种重要环境参数的采集，经过分析、判断、处理后，以串口方式将信息传输给GSM芯片，由其以短信方式发送给管理人员，实现了无人值守机房的环境监测。

【关键词】环境参数TC35I PIC16F7877无人值守【中图分类号】TN195

一、引言

信息机房是不仅信息化建设的中枢神经，同时也是各种精密电子设备的集中地，是单位资产的重要组成部分。信息机房内的关键设备，如服务器、交换器、路由器等设备通常被要求处于全年24小时不间断运行，如果由于电力和环境的问题导致停机，无疑是重大的生产事故[1]，这就使得对信息机房的电力供应、室内温（湿）度、人员准入都有苛刻的要求。所以对信息机房环境的实时监控是保证无人值守机房安全运行的重要手段。

目前，对机房环境的监测大多是基于总线技术和工业计算机来实现的，利用这种方式实现的系统，通常较为庞大而复杂，而且存在诸如建设和维护成本高的问题。针对上述问题，本文提出利用单片机和GSM芯片来实现对机房环境的实时监控。

二、系统方案

本系统主要由信号采集与处理模块和信息发送模块组成，系统结构如图1所示。系统通过各种传感器和限位开关对机房供电、室内温度、漏水监测、门禁监测等信号进行采集，然后经信号调理电路作相应的变换后送单片机，单片机负责对各种现场环境参数作运算处理，经过处理的各种信号由MAX232传送给GSM模块，GSM模块通过GPRS网络以短信的方式发送到管理员手机，提示其作相应的操作，以维护机房安全运行。当然，本系统是通过UPS供电的，这样保证了即使在机房供电中断后相当长的一段时间内，本系统仍然处于工作状态。

三、硬件设计

由系统的框图可以知道，本系统从硬件结构上来分，主要包括两部分，即信号采集板和信息发送板。信号采集板负责采集现场各种信号，经过单片机处理后，送给信息发送板，由其负责发送相应的信息给管理员。为了使系统使用更加灵活，二者之间使用串口线连接，这样即保证了相对的独立性，也使维护更加方便。

3.1传感器电路设计

传感器电路设计是本系统设计的重点，其中模拟量采集包括机房内温度采集，市电供电电流采集电路，开关量采集包括漏水监测和门禁监测，现就具体电路和元件选型作一介绍。

3.1.1温度采集

温度采集采用PT100加AD7705来实现。PT100是具有高可靠性的温度传感器，稳定性好，在0℃时电阻为100欧姆，测量温度在0--250℃直接具有良好的线性度，非常适合本系统的设计。AD7705的ADI公司推出的16位模拟/数字转化芯片，精度高，接口简单，具体电路原理图如图2所示。

3.1.3漏水及门禁监测

最近几年由于机房漏水导致服务器和其他电子设备烧坏的事故时有发生，如果能及早的发现漏水，并采用相应的措施将能大大的降低事故带来的损失，所以对漏水的监测是十分必要的。本设计选用Alder公司的成熟产品SD80，24V供电电源，输出信号为+24V和0V电压，当输出为+24V使表示无漏水，0V电压则表示漏水，此信号经光耦隔离后送单片机，以确定是否漏水。

门禁监测则使用限位开关，同样经光耦隔离送单片机，可判断门禁的状态，由GSM芯片将门禁状态并连同时间一起发送给管理员。

3.2单片机与GSM模块

3.2.1单片机和时钟电路

单片机的信号采集板的核心，是各种现场采集信号的处理单元，同时还要负责与信息发送板的通讯。同时由于本系统处于一个复杂的电磁环境下，所以也要求此单片机具有较强的抗干扰能力[2]。在本系统中选用Mircochip公司的8位高性能单片机PIC16F877，此款单片机具有丰富的片上资源和各类接口，非常适合本系统的使用。

时钟电路可用来记录每次事件发生的时间，电路原理如图4所示，时钟芯片DS1302与单片机的连接采用I2C标准接口，单片机每次在向发送板发送信息时，都会读取时钟信息，并将当前的时间一起发送给管理员。

3.2.2GSM模块

GSM模块是信息发送板的核心，在本系统中选用工业级GSM芯片TC35I，它具有GSM无线通讯的所有功能，最大的特点是集成了标准的UART串行接口，使得与单片机的通讯更加方便和快捷。在控制方面也更加简单，使用GSM07.05命令定义AT指令即可实现短信的收发、查询及其他管理[3]。通过设置TC35I的不同工作模式，可以发送中文短信也可发送英文短信，使用较为方便。

3.3串口电路设计

串口电路是连接信号采集板和信息发送的桥梁，电路原理如图5所示，左侧为信息发送板部分，右侧为信号采集板电路，之间的连线采用三线制，即2-3，3-2，5-5的连接法，这样使得采集板与发送板可以分开设计，独立调试，有效的提高了系统的抗干扰能力[4]，这在复杂的电磁环境下是十分必要的手段之一。

四、结论

本文提出了一个基于GSM和单片机的信息机房环境监控系统的设计方案，并给出了详细的电路设计，它具有可扩展性强，建设维护成本低等优点，实现了对无人值守信息机房环境的实时监测，节省了人力成本，提高了工作效率，目前该系统运行良好，达到了预期的目的。

参考文献

[1]杜庆.建立无人通讯站空调自启动装置电力系统通讯. 2006，27（169）：72～74

[2] Roy B著，周金萍唐伶俐译.无线通讯技术.北京：科学出版社，2004

[3]梁栋，缪玲娟，沈军.基于DSP的捷联式寻北仪数据采集单元的设计与实现.计算机测量与控制，2006，14（8）：1122～1124

[4]任磊，宋凝芳，董全林.光纤陀螺寻北仪数据采集单元的设计与实现.电子测量技术，2008，31（5）：120-122